Virranjakelu. Yleisohjeita

Transkriptio

1 Rittal-virtakiskojärjestelmien ja niiden komponenttien kehitystyössä Rittal soveltaa uusinta tekniikkaa ja noudattaa voimassa olevia standardeja sekä määräyksiä. Sovelluskohteet ovat maailmanlaajuisia. Rittalin jatkuvan omavalvonnan lisäksi SV-komponenttien laatua korostetaan koestuksilla ja hyväksynnöillä. Koska tuotekehitys on jatkuva prosessi, varaamme oikeuden teknisen kehityksen edellyttämiin muutoksiin. Käyttö Henkilö- ja omaisuusvahinkojen välttämiseksi virtakiskojärjestelmiä saavat käyttää ja asentaa vain koulutetut ja ammatillisesti pätevät henkilöt. Voimassa olevien teknisten ohjeiden, standardien ja määräysten noudattaminen on ehdottomasti pakollista. Käyttäjä on velvollinen huomioimaan Rittalin antamat tiedot ja ohjeet sekä kertomaan ne eteenpäin myös seuraaville käyttäjille ja/tai asiakkaille. Erityisesti on noudatettava ilmoitettuja kiristysmomentteja, jotta saavutetaan optimaalinen kosketuspaine. Liitokset on tarkastettava kuljetuksen jälkeen ja tarvittaessa jälkikiristettävä. NH-varokkeet on tarkoitettu sähköasentajien sekä teknisesti koulutettujen henkilöiden käyttöön. NH-laitteita kytkettäessä on huomioitava seuraavat määräykset ja ohjeet: Noudata VDE :n erittelyjä Ennen kytkentää on varmistettava kannen tarkka sopivuus runkoon Jos kansi ei aukea täysin, varokkeet saattavat syöttösuunnasta riippuen olla jännitteisiä Suorita kytkentä nopeasti Tekniset tiedot sekä luettelotiedot ja käyttöolosuhteet Virranjakelukomponentteja käytetään yhdessä monenlaisten kytkentälaitteiden, moduulien ja muiden virranjakelukomponenttien kanssa. Näitä moduuleja ja komponentteja käytetään hyvin erilaisissa käyttöja ympäristöolosuhteissa, joihin Rittal ei voi vaikuttaa, joten turvallisen toiminnan varmistaminen on järjestelmän valmistajan vastuulla. Ellei muuta mainita, Rittalin virranjakelukomponenttien käytön perustana IEC-markkinoilla on standardi DIN EN / DIN EN sekä siinä määritellyt ympäristöolosuhteet sisäasennuksia varten, likaisuusluokkaan 3 sekä ylijänniteluokitukseen IV asti. Kytkentäkaapin sisälämpötila > 35 C vaatii arvojen alentamista sovelluskohtaisesti. Erityisesti standardin DIN EN (taulukko 6) sallimien rajalämpötilojen osalta on huomioitava seuraavat kriittiset tekijät: Komponenttien sijoitus huomioiden termiset vaikutukset koko rakenteeseen Käytettävien tehokytkimien ja varokkeiden häviöteho Aktiivinen/passiivinen ilmanvaihto Tarvittavat johdinpoikkipinnat normi- ja valmistajan tietojen perusteella Järjestelmän käyttötapa (kytkentäjaksot jne.) Käyttö- ja ympäristöolosuhteiden huomioiminen Nimelliskuormakertoimen (RDF) huomioiminen Kuormakertoimen huomioiminen Lisäksi on huomioitava, että virtakiskojärjestelmän normaali asennusasento on vaakasuuntainen asennus, jolloin asennettavat laitteet ovat pystysuorassa. Järjestelmän päädyissä on tarkastettava pienimmät pinta- ja ilmapurkausvälit DIN EN mukaisesti. Komponenttien kemiallista altistumista joko suorassa kosketuksessa kemikaaleihin tai kemiallisesti kuormittavan ympäristön takia kuljetuksen, varastoinnin tai käytön aikana on vältettävä, sillä se voi aiheuttaa koskettimien syöpymistä ja muita negatiivisia vaikutuksia. Vääntömomenttien tiedot ovat enimmäisarvoja, joiden toleranssi on ±10 %. Erityisesti UL-merkintä vaatii järjestelmän valmistajaa noudattamaan UL 508A -määräyksiä. Varsinkin käyttökohteessa tarvittavat pinta- ja ilmapurkausvälit on huomioitava. dri fi.fm / 6

2 Yleisimmät normit ja direktiivit virtakiskojärjestelmille ja -komponenteille DIN EN Kupari ja kupariseokset kupariset tangot ja langat yleiseen käyttöön sähkötekniikassa DIN EN Pienjännitevarokkeet Osa 1: Yleiset vaatimukset DIN EN /IEC Matalajännitteisten kytkentälaitteiden mitat Normitetut kannatinkiskot sähkökojeiden mekaanista kiinnitystä varten DIN EN /IEC Matalajännitteiset kytkentälaitekokoonpanot Osa 1: Yleiset määräykset Korvaa standardin DIN EN DIN EN /IEC Matalajännitteiset kytkentälaitekokoonpanot Osa 2: Energia-kytkentälaitekokoonpanot Korvaa standardin DIN EN DIN EN /IEC Matalajännitteiset kytkentälaitekokoonpanot Osa 3: Jakokaapit muiden kuin sähköalan ammattilaisten käyttöön DIN EN /IEC Matalajännitteiset kytkentälaitteet Osa 1: Yleiset määräykset DIN EN /IEC Matalajännitteiset kytkentälaitteet Osa 3: Kuormankytkimet, erottimet, kuormanerottimet ja kytkin-varokeyksiköt DIN EN /IEC Eristyksen järjestäminen sähköenergialle pienjännitelaitteistoissa Osa 1: Perusteet, vaatimukset ja koestukset DIN EN /IEC Liitäntämateriaali sähköiset kuparijohteet turvallisuusvaatimukset ruuviliitoskohdille ja ruuvittomille liitoskohdille Yleiset vaatimukset ja erityisvaatimukset liitoskohdille 0,2 mm 2-35 mm 2 johtimilla DIN EN /IEC Liitäntämateriaali sähköiset kuparijohteet turvallisuusvaatimukset ruuviliitoskohdille ja ruuvittomille liitoskohdille Osa 2: Erityiset vaatimukset liitoskohdille yli 35 mm mm 2 johtimilla DIN Kupariset virtakiskot, mitoitus jatkuvalle virralle DIN Virtakiskojen poraukset ja kierreliitokset, poikkileikkaukseltaan suorakulmaiset virtakiskot 2006/42/EG Konedirektiivi 2006/95/EG Matalajännitedirektiivi UL 248 Low-Voltage Fuses UL Fuseholders Part 1: General Requirements UL 486 E Equipment Wiring Terminals for use with Aluminium and/or Copper Conductors UL 489 Molded-Case Circuit breakers, Molded-Case Switch and Circuit-Breaker Enclosures UL 508 Industrial Control Equipment UL 508A Industrial Control Panels UL 512 Fuseholders UL 845 Motor Control Centers UL 891 Switchboards dri fi.fm / 6

3 Ri4Power Pienjännitejärjestelmät suunnittelutodistuksineen Ri4Power-pienjännitejärjestelmien kenttätyypit täyttävät koestusarvot DIN EN ja DIN EN mukaan. Mikäli suunnittelu ja toteutus tehdään Ri4Power-järjestelmien teknisten tietojen ja asennusohjeiden mukaisesti, kenttätyyppien yhdistelmä täyttää DIN EN ja DIN EN jakokeskusstandardin vaatimukset. Ri4Power-järjestelmän koestukset on suoritettu seuraavien valmistajien laitteilla ABB Eaton GE Jean Müller Mitsubishi Schneider Electric Siemens Terasaki sekä RiLine-komponenteilla Rittalin toimesta. Toisin kuin koestamattoman kytkentälaitekokoonpanon tapauksessa, komponenttien ja kytkentälaitteiden valintatiedot on sidottu koestettuihin tyyppeihin. Kuormankytkimien suunnittelussa on huomioitava alennuskertoimet käytettäessä niitä korkeammissa kytkentäkaapin lämpötiloissa. Ennen koestettujen kytkentälaitekokoonpanojen suunnittelua ja toteutusta käyttäjän ja kytkentälaitteiston valmistajan on yhdessä sovittava koestetun kytkentälaitekokoonpanon tekniset parametrit. Ri4Power-järjestelmän koestettua rakennetta varten suositellaan Rittal Power Engineering -ohjelman käyttöä. Ohjelmaan on integroitu kaikki tarvittavat tekniset parametrit ja se ohjaa käyttäjän toivottuun tulokseen. Kytkentälaitekokoonpanon suunnittelutodistuksen avulla kytkentäkaapin, virtakiskojärjestelmän ja kytkentälaitteiden yhdistelmä osoitetaan toimivaksi kokonaisuudeksi, joka täyttää kaikki tekniset raja-arvot. Suunnittelutodistuksella varustetun kytkentälaitekokoonpanon tekniset tiedot voivat poiketa yksittäisten komponenttien koestusarvoista, sillä nämä komponentit ovat usein muiden koestustodistuksen alaisia. Myös virtakiskojärjestelmien tiedot saattavat poiketa DIN :n mukaisesti koestetun kytkentälaitekokoonpanon puitteissa, koska koestuksessa huomioidaan kotelon ja virtakiskojärjestelmän lisäksi myös hukkatehoa tuottavat kytkentälaitteet. Sen takia myös suunnittelutodistuksella varustettujen kytkentälaitekokoonpanojen tekniset järjestelmätiedot luvuissa 2-106, sivu 1-7 ovat vain suuntaaantavia. Jos yhdistellään eri nimellistietojen mukaisia kenttätyyppejä, on huomioitava että päävirtakiskojärjestelmän ja kotelointiluokan alimmat arvot määräävät koko kytkentälaitekokoonpanon nimellisarvot. Ri4Power pienjännitejärjestelmät ilman suunnittelutodistusta Ri4Power-komponentteja voidaan käyttää myös muissa kuin suunnittelutodistuksella varustetuissa kytkentälaitekokoonpanoissa. Tällöin on huomioitava tuotteen tekniset tiedot sekä virtakiskojärjestelmän oikosulkukestävyystiedot ja nimellistiedot. Määräysten mukainen suunnittelu ja projektointi Yleensä pienjännitteiset kytkentälaitteistot ja jakokaapit on suunniteltava siten, että ne vastaavat lopullisen sijoituspaikkansa käyttöolosuhteita. Tätä varten laitteiston käyttäjän tulisi määritellä valmistajan kanssa yhdessä käyttöja ympäristöolosuhteet. Sen lisäksi käyttäjä tai vastaava suunnittelutoimisto ilmoittaa yleensä valmistajalle kaikki verkon syöttöpuolen sekä avotelineen lähtöpuolen sähköiset tiedot. Vain näiden tietojen avulla voidaan suunnitella tai valmistaa ihanteellisesti sovellettu ja kustannustehokas laitteisto. Tärkeät perustiedot suunnitteluun ja projektointiin Sovellettavat määräykset ja säädökset, paikalliset tai kansainväliset Paikallisen sähköyhtiön tekniset liitäntäedellytykset Käyttäjäkohtaiset määräykset Verkkokohtaiset suojatoimenpiteet/verkon muoto Nimellisjännite ja -taajuus Nimellisvirta johtimien määrän mukaisesti (syöttö ja virtakiskot) Nimelliseristysjännite Oikosulkuvirta asennuspaikalla Syöttökaapelin sijainti, ylhäältä vai alhaalta tuleva Syöttökaapelien ja osajohtimien määrä sekä tyyppi- ja poikkileikkaustiedot Lähtöjen lukumäärä käyttökuormitustietoineen sekä tyyppi- ja poikkileikkaustiedot lähtökaapelista Käyttäjän ilmoittama samanaikainen ja nimellinen kuormituskerroin lähtöpuolta varten Tärkeät käyttö- ja ympäristöolosuhteet Nimellisjännite U e Verkon taajuus f n Mitoituseristysjännite U i Nimellinen jännitepiikin kesto U Imp Kytkentälaitekokoonpanon nimellisvirta I na Virtapiirin nimellisvirta I nc Nimellinen kuormituskerroin RDF Kuormitustekijä Vaadittu nimellinen oikosulkuvirta I cc Virtakiskojen nimellisjännite l sas Nimellinen virtapiikkien kestävyys I pk Mitoitettu lyhytaikainen virrankestävyys I cw Ympäristönlämpötilavaatimus θ Ilmastovaatimukset suhteellisen ilmankosteuden ja lämpötilan ilmoitettujen tietojen mukaisesti Koko laitteiston kotelointiluokka IP... DIN IEC :n mukaiset tiedot Suojausluokka dri fi.fm / 6

4 Kuormitustekijä DIN EN taulukon 101 mukaan Kytkentälaitekokoonpanon tai sen osan (esim. kentän) kuormituskerroin, joka käsittää useampia päävirtapiirejä, on kaikkien virtojen, joita on odotettavissa minä tahansa ajankohtana vastaavissa päävirtapiireissä, suurimman summan suhde kytkentälaitekokoonpanon tai kytkentälaitekokoonpanon osan kaikkien pääpiirien nimellisvirtojen summaan. Päävirtapiirien määrä Kuormituskerroin 2 ja 3 0,9 4 ja 5 0,8 6 ja 9 0,7 10 ja enemmän 0,6 Käyttölaite 0,2 Moottorit 100 kw 0,8 Moottorit 100 kw 1,0 Johtimien kytkentä/liitännät Ellei Rittalin tuoteasiakirjoissa tai tuotteessa toisin mainita, kaikki johdinliitännät pätevät ainoastaan Cu-johtimen liitäntään. Alumiinijohtimen kanssa liitännät vaativat johtimen erityisen valmistelun ja ne on huollettava säännöllisin välein. Tuotteeseen tai dokumentaatioomme merkittyjä kiristysmomentteja on noudatettava. Voimassa olevan liitinohjeen DIN EN ja -2 mukaisesti liitäntäkohtiin ei saa kohdistua lainkaan vetokuormitusta. Tästä syystä tarkoitetun mukainen asennus edellyttää asennuskohteeseen sopivan vedonpoiston käyttöä. Rittalin dokumentaatiossa ilmoitetut liitäntäalat ovat aina pienimmän/suurimman käyttökelpoisen liitäntäjohtimen absoluuttisia arvoja. Päätyhylsyjä käytettäessä ei ole erilaisten puristustapojen takia mahdollista antaa yleistä hyväksyntää, sillä liitäntäalan poikkeamia tai sähkömekaanisesti puutteellisia liitäntöjä saattaa esiintyä. Yleisesti on varmistettava, ettei liittimen voima löystytä tai pyri irrottamaan päätehylsyä. Esimerkiksi litteästi puristavat liittimet soveltuvat siten nelikulma- tai suunnikasmuotoiseen puristukseen. Kehämäisesti puristavat liittimet sopivat pyöreään puristukseen. Erityisesti suurilla poikkipinta-aloilla voi esimerkiksi nelikulma- tai suunnikasmuotoon puristettujen johtimien käyttö kehämäisesti puristavassa liittimessä johtaa sähkömagneettisesti puutteelliseen liitokseen. Tähän on syynä itseirrottava vaikutus, jolloin liittimen kiristämisen yhteydessä päätyhylsyn kulmat muotoutuvat ensin kehämuodon suuntaan ja siten koko puristusvoima johtimen ja hylsyn välillä voi heikentyä. Liittimiä ei ole mekaanisesti suunniteltu uuteen puristusmuotoon muovattavaksi. Tällainen käyttö on klassinen esimerkki sallittua suuremmasta lämpenemisestä, joka epäsuotuisassa tapauksessa saattaa johtaa liitosta ympäröivän ilman ionisoitumisen takia valokaaren syttymiseen ja lopulta koko järjestelmän tuhoutumiseen. Johdintyyppien selostukset DIN EN mukaan: re se rm sm f pyöröjohdin, yksisäikeinen sektorijohdin, yksisäikeinen pyöröjohdin, monisäikeinen sektorijohdin, monisäikeinen hienosäikeinen UL:n mukaisiin liitinliitäntöihin pätee UL 486E. Liitinliitännöissä erotetaan tehtaalla ja työmaalla tehtävät johdotukset. Kaikki Rittal RiLine60 kytkentä- ja laiteadapterin liitinliitännät koestetaan työmaalla tehtävien johdotusten korkeampien hyväksyntävaatimusten mukaisesti. UL 486E:n mukaan johdinliitännöissä ei saa tällä hetkellä käyttää päätehylsyjä. Osajohtimien käsittelytapa on työn alla UL:ssä. Johdintyyppien nimitykset UL 486E:n mukaisesti: s stranded (monisäikeinen) sol solid (yksisäikeinen) Seuraavassa taulukossa luetellaan AWG:n ja MCM:n mukaiset johdinpoikkipinta-alat yksikössä mm 2 : Johdinkoko Absoluuttinen poikkipinta mm 2 Lähin standardipoikkipinta mm 2 AWG 16 1,31 1,5 AWG 14 2,08 2,5 AWG 12 3,31 4 AWG 10 5,26 6 AWG 8 8,37 10 AWG 6 13,3 16 AWG 4 21,2 25 AWG 2 33,6 35 AWG 0 53,4 50 AWG 2/0 67,5 70 AWG 3/ MCM MCM MCM MCM MCM AWG = American Wire Gauges MCM = Circular Mils (1 MCM = 1000 Circ. Mils = 0,5067 mm 2 ) dri fi.fm / 6

5 Liitäntäjohtojen virran kuormitettavuus Kaapelien ja johtimien kuormitettavuus riippuu erilaisista tekijöistä. Varsinaisen eristyksen, ts. kaapelin vaipan rakenteen, lisäksi seuraavat tekijät: asennustapa niputus ympäristön lämpötilat ovat määrääviä johtimen todellisen kuormitettavuuden kannalta. Seuraavan taulukon perusteella on mahdollista määritellä johdinpoikkipinta-aloille 1,5 35 mm 2 kuormitettavuus mainitut tekijät huomioiden. Kuormitettavuus, eristetyt PVC-johtimet ympäristölämpötilassa +40 C, kaapelointitapa E (DIN EN : ) Nimellispoikkipinta mm 2 Kuormitettavuus A 1,5 16 2, Laskentakertoimet K 2 johtimien kuormitettavuudelle (DIN EN : ) Ympäristölämpötila C Kerroin 30 1, , , , , , ,58 Tehtävänasettelu laskentaesimerkkiä varten: On määriteltävä 16 mm 2 PVC-eristetyn H07-liitäntäjohtimen, jota käytetään D 02-E 18 varoke-elementin (SV ) liittämiseen, suurin sallittu virta seuraavilla reunaehdoilla: Ympäristö- ja asennusolosuhteet Johtimen asennus kaapelikouruun, jossa 6 kuormitettua virtapiiriä Ympäristölämpötila kytkentäkaapissa 35 C Johtimen välitön ympäristölämpötila kaapelikourussa 50 C I mak = I (40 C) K 1 K 2 = 70 A 0,73 0,82 = 41,9 A Yhteenveto: Edellä mainituissa ympäristöolosuhteissa varoke-elementin liitäntäjohtimen kuormittaminen on mahdollista enintään 41,9 A virralla. Asennuksen lisävaikutusten, kuten elementtien rivittämisen, epäsuotuisten lämmönjohtumisolosuhteiden jne. takia tämä arvo voi myös pienentyä. Alennuskerroin kaapeleita/johtimia niputettaessa K 1 Asennustapa Kuormitettujen virtapiirien määrä E 0,88 0,77 0,73 0,72 dri fi.fm / 6

6 Normimuuntajien nimellisvirrat ja oikosulkuvirrat Nimellisjännite U N = 400 V 400 V Oikosulkujännite U k 4 % 1) 6 % 2) Nimellisteho S NT [kva] Nimellisvirta I N [A] Oikosulkuvirta I k'' 3) [ka] , ,48 1, ,93 2, ,92 3, ,29 4, ,87 5, ,83 6, ,39 8, ,73 10, ,67 13, ,78 16, , , , , , ,55 1) U k = 4 % normitettu DIN :n mukaan, S NT = kva 2) U k = 6 % normitettu DIN :n mukaan, S NT = kva 3) I k'' = Muuntajan lyhytaikainen alkuvaihtovirta liitettäessä verkkoon rajoittamattomalla oikosulkuteholla Puolijohdevarokkeiden käyttö RiLine NH-erottimissa/-kytkinlistoissa ja ratsastajavaroke-elementeissä Puolijohdekomponenttien ylikuorma- ja oikosulkusuojaus asettaa suuret vaatimukset varokkeille. Koska puolijohdekomponenttien lämpökapasiteetti on pieni, puolijohdevarokkeiden tyyppi ar, gr tai grl katkaisuintegraaliarvo (I 2 t-arvo) tulee sovittaa suojattavaan puolijohdesoluun. Tästä seuraa, että varokkeiden laukaisukäyrän on oltava erittäin nopea ja ylijännitteen on jäätävä mahdollisimman pieneksi katkaisun aikana (kytkentä- tai valokaarijännite). Kaapelien ja johtimien sekä muuntajien suojaamiseen käytettäviin varokkeisiin verrattuna puolijohdevarokkeiden erityiset ominaisuudet johtavat suhteessa korkeaan häviötehoon. Suuri häviöteho poistuu ympäristöön lämpöenergiana. Koska kukin NHkytkentälaite rajoittaa lämpöenergian pääsyä ympäristöön, suurin häviöteho (P v max./varoke) määritellään NH-kytkentälaitteen teknisissä tiedoissa. Jos valmistajan ilmoittamat häviötehoarvot ylitetään, nimellisvirtaa on pienennettävä alla olevan taulukon mukaisesti tai vastaavasti suurennettava lämmön poisjohtamiseen käytettävissä olevaa minimipinta-alaa. Nämä tekniset ominaisuudet koskevat myös puolijohdevarokkeita standardin DIN EN/IEC ja mukaan. Nämä varokkeet vastaavat markkinoilla yleisiä neozedi- ja diazedivarokkeita ja ne voidaan asentaa fysikaalisesti Rittal-ratsastajavaroke-elementteihin. Tällöin on varmistettava, ettei vertailukelpoisen gl- tai gg-ominaisuuksilla varustetun varokkeen häviötehoa ylitetä. Muussa tapauksessa on käytettävä alennuskertoimia. Varokkeiden häviöteho ratsastajavaroke-elementeille Varokekohtaisen tehon maksimiarvot Rittal D 02/D II- ja III-varokkeille saadaan viereisestä taulukosta. Nämä arvot perustuvat standardiin DIN VDE tai HD Pienjännitevarokkeet osa 3: Lisävaatimukset muiden kuin sähköalan ammattilaisten käyttöön, taulukko 101. Tästä poikkeaville häviötehoille on ilmoitettava sovelluskohtaiset vähennystekijät nimellisvirralle. Tämä pätee alustavasti sovelluksiin, joissa käytetään ar- tai gr-ominaisuuksien varokkeita (puolijohdevarokkeita), jotka kestävät rakenteensa puolesta suurempiakin häviötehoja. Nimellisvirta l n Maksimiteho W A D 01/D 02 D II/D III 2 2,5 3,3 4 1,8 2,3 6 1,8 2,3 10 2,0 2,6 13 2,2 2,8 16 2,5 3,2 20 3,0 3,5 25 3,5 4,5 35 4,0 5,2 50 5,0 6,5 63 5,5 7,0 dri fi.fm / 6